Estrella recién nacida rodeada de discos que forman planetas en diferentes ángulos

Una de las grandes preguntas sobre nuestro sistema solar es: ¿cómo era cuando se formó? Sabemos que una nebulosa protosolar dio origen al Sol y los planetas. Y sabemos que los planetas de nuestro sistema solar tienen inclinaciones orbitales ligeramente diferentes, probablemente debido a dinámicas interesantes en el pesebre del nacimiento. ¿Por qué entonces? La respuesta puede estar en un disco protoplanetario de aspecto ligeramente extraño que rodea a la estrella recién nacida TW Hydrae.

Este bebé estelar está a poco menos de 200 años luz de la Tierra. Utilizando datos del Telescopio Espacial Hubble (HST), los astrónomos observaron el enorme disco de gas y polvo que rodea a esta estrella. Ahora HST ha encontrado algo extraño al respecto: hay al menos dos, y posiblemente tres unidades «secundarias» allí. Y, puede haber al menos dos planetas, y posiblemente tres formándose allí. Las interacciones entre los discos y los objetos planetarios deforman los discos y proyectan sombras.

El sistema atrajo la atención por primera vez en 2017 cuando los astrónomos vieron una sombra barrer la cara del sistema de disco protoplanetario que rodea a la estrella. Parece que hay un disco interno y un disco externo más grande. La sombra no viene de un planeta. En su lugar, se filtra al disco externo por el disco interno. Curiosamente, hay al menos uno de estos posibles planetas que atrae gas y polvo del disco hacia sí mismo.

¡Pero espera! ¡Hay otra sombra!

Ahora parece que hay una sombra extra. Podría ser de otro disco dentro del sistema, con los posibles planetas. Si es así, les da a los astrónomos una pista sobre cómo era nuestro propio sistema solar hace más de 4.500 millones de años. La segunda sombra apareció en observaciones obtenidas el 6 de junio de 2021, como parte de un programa de varios años diseñado para rastrear sombras en discos circunestelares. El astrónomo John Debes del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial comparó el disco TW Hydrae con las observaciones del Hubble realizadas hace varios años.

«Descubrimos que la sombra hizo algo completamente diferente», dijo. «Cuando miré los datos por primera vez, pensé que algo andaba mal con la observación porque no era lo que esperaba. Estaba confundido al principio, y todo mi personal estaba como, ¿qué está pasando? Realmente tuvimos que rascarnos cabezas y nos tomó un tiempo llegar a una explicación.

La explicación invoca dos discos desalineados que proyectan sombras. El primer avistamiento los pasó por alto ya que la pareja está bastante cerca. Sin embargo, en los años entre avistamientos, ahora se han separado y dividido en dos sombras. Aparentemente, los dos discos desalineados lo son gracias a la atracción gravitacional de dos planetas en planos orbitales ligeramente diferentes. “Realmente nunca habíamos visto esto antes en un disco protoplanetario. Esto hace que el sistema sea mucho más complejo de lo que pensábamos inicialmente”, dijo Debes.

Acerca de Newborn Star TW Hydrae

Esta estrella recién nacida es un interesante sistema infantil. Esto se llama una estrella «T Tauri». Esto se debe a que es parte de una clase de variables que no tienen más de 10 millones de años. Los astrónomos la consideran una estrella de «secuencia principal anterior». (Lo que significa que no inició la fusión nuclear ni formó una zona radiativa). Muchas de esta clase estelar residen cerca de nubes moleculares gigantes. Suelen ser las estrellas más jóvenes y pueden ser muy activas.

TW Hydrae encaja muy bien en la categoría. Tiene aproximadamente el 80% de la masa del Sol y es un poco más grande que nuestra estrella. Los astrónomos creen que tiene entre 8 y 10 millones de años. La región del disco protoplanetario que la rodea alimenta a la estrella recién nacida y aparentemente también forma planetas. TW Hydrae es uno de los miembros de un grupo más grande de estrellas jóvenes llamado «Asociación TW Hydrae».

Planetas de carreras en el disco protoplanetario

Las estructuras de disco dentro del disco protoplanetario de TW Hydrae podrían estar relacionadas con la acción de los planetas superponiéndose durante su órbita. «Esto sugiere que los dos planetas deben estar bastante cerca uno del otro», dijo Debes. «Si uno se movía mucho más rápido que el otro, se habría notado en avistamientos anteriores. Es como dos autos de carreras que están muy juntos, pero uno está adelantando lentamente y aventajando al otro», dijo Debes.

Los planetas sospechosos están ubicados en una región aproximadamente a la distancia de Júpiter a nuestro Sol. Y, las sombras giran alrededor de la estrella aproximadamente cada 15 años. Esto es aproximadamente igual al período orbital de un planeta a esa distancia.

Estos dos discos internos están inclinados entre cinco y siete grados con respecto al plano del disco externo. Esto es comparable al rango de inclinaciones orbitales dentro de nuestro sistema solar. «Encaja perfectamente con la arquitectura típica del sistema solar», dijo Debes.

Estudios futuros

Obviamente, dado lo cerca que esto imita lo que los astrónomos sospechan que sucedió en nuestro propio sistema solar, el HST y otros telescopios, como el Atacama Large Millimeter Array, continuarán estudiando el sistema TW Hydrae. El disco exterior sobre el que caen las sombras puede extenderse bastante. Algunos científicos sugieren que podría extenderse varias veces el radio del cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar. Curiosamente, este disco más grande parece tener un espacio al doble de la distancia promedio de Plutón al Sol. Esto podría ser evidencia de un tercer planeta en el sistema.

Cerca de la estrella, sería muy difícil ver planetas interiores más pequeños. Esto se debe a que se perderían en el resplandor. Además, el sistema está bastante polvoriento, lo que dificulta la detección de planetas. Sin embargo, es posible que el JWST investigue el sistema para obtener más detalles sobre el disco. Además, el observatorio espacial Gaia de la ESA podría realizar mediciones a largo plazo del sistema para encontrar una oscilación en la estrella si le disparan planetas con la masa de Júpiter. El Atacama Large Millimeter Array en Chile observó este sistema, proporcionando vistas de radio muy claras del disco protoplanetario alrededor de TW Hydrae. Los estudios futuros deberían revelar más detalles sobre esta interesante estrella recién nacida y su sistema planetario en desarrollo.

Para más información

Estrella recién nacida rodeada de discos que forman planetas en diferentes ángulos

La sorprendente evolución de la sombra en el disco TW Hya (PDF)